Расходомер переменного перепада давления

Цель работы : изучить принцип действия, устройство, схемы измерения и состав измерительного комплекса (ИК) расходомера с сужающим устройством;

Задание : выполнить измерения 3-х значений объемного расхода трансформаторного масла ИК расходомера переменного перепада давления с СУ, определить погрешность средства измерения.

Общие сведения:

Расход — это масса или объем вещества, проходяще­го через данное сечение канала средства измерения расхода в еди­ницу времени. В зависимости от того, в каких единицах измеряет­ся расход, различают объемный расход или массовый расход. Объемный расход измеряется в м³/с (м³/ч и т. д.).

, м³/с

Массовый расход измеряется в кг/с (кг/ч, т/ч и т. д.).

, кг/с

Расход вещества измеряется с помощью расходомеров, представляющих собой средства измерений или измерительные при­боры расхода. Многие расходомеры предназначены не только для измерения расхода, но и для измерения массы или объема веще­ства, проходящего через средство измерения в течение любого, про­извольно взятого промежутка времени. В этом случае они называ­ются расходомерами со счетчиками или просто счетчиками количества. Масса или объем вещества, прошедшего через счетчик, определяется по разности двух последовательных во времени показаний отсчетного устройства или интегратора.

Расходомеры по принципу действия разделяются на следующие основные группы: переменного пере­пада давления, обтекания - постоянного перепада давления; тахометрические, электромагнитные, переменного уровня, тепловые, вихревые, ультразвуковые и корреляционные.

К недостаткам этих методов можно отнести: во-первых, требование большой протяженности прямолинейных участков трубопроводов до и после места установки измерительных преобразователей. Во-вторых, относительно низкая чувствительность при малых скоростях движения теплоносителя, особенно при применении методов переменного перепада давления, из-за потери напора. В-третьих, некоторая сложность в обслуживании этих преобразователей, обусловленная наличием механических элементов внутри трубопроводов, а также очень коротким (1 год) межповерочным интервалом. К достоинствам этих методов следует отнести относительную дешевизну и простоту конструкции преобразователей, их малую энергоемкость, возможность измерять расход насыщенного пара.

Одним из наиболее распространенных и старых средств измерений расхо­да жидкостей и газов (паров), протекающих по трубопроводам, яв­ляются расходомеры переменного перепада давления, принцип действия основывается на зависимости: . В комплект расходомера входит прямой участок трубопровода до и после сужающего устройства с местными со­противлениями, называемый измерительным трубопроводом, сужающее устройство (диафрагма), дифференциальный манометр, импульсные трубки и термометр сопротивления.

Сужающее устройство расходомера является первичным измерительным преобразователем расхода, в котором в результате сужения сечения потока из­меряемой среды (жидкости, газа, пара) образуется перепад (разность) давле­ния, зависящий от расхода. В качестве стандартных (нормализованных) сужа­ющих устройств применяются измерительные диафрагмы, сопла, и сопла Вентури. В качестве измерительных прибо­ров применяются различные дифференциальные манометры, снабженные показывающими, записываю­щими, интегрирующими, сигнализирующими и другими устройствами, обеспечивающими выдачу измерительной информации о рас­ходе в соответствующей форме и виде.

Измерительная диафрагма представляет собой диск, установ­ленный так, что центр его лежит на оси трубопровода. При протекании потока жидкости или газа (пара) в трубопроводе с диафрагмой сужение его начинается до диафрагмы. На некотором расстоянии за ней под действием сил инерции поток сужается до минимального сечения, а далее постепенно расширяется до полного сечения трубопровода. Перед диафрагмой и после нее образуются зоны завихрения. Давление струи около стенки вначале возрастает из-за подпора перед диафрагмой. За диафрагмой оно снижается до минимума, затем снова повышается, но не достигает прежнего значения, так как вследствие трения и завихрений происходит по­теря давления P_п.

 

Рис. 34. Сужающее устройство расходомера переменного перепада давления

а) эпюра потока; б) изменение давления по длине трубопровода.

 

Таким образом, часть потенциальной энергии давления потока переходит в кинетическую. В результате средняя скорость потока в суженном сечении повышается, а статическое давление в этом се­чении становится меньше статического давления перед сужающим устройством. Разность этих давлений (перепад давления) служит мерой расхода протекающей через сужающее устройство жидкости, газа или пара.

Из рисунка видно, что давление по оси трубопровода, пока­занное штрихпунктирной линией, несколько отличается от давления вдоль стенки трубопровода только в средней части графика. Через отверстия 1 и 2производится измерение статических давлений до и после сужающего устройства, отбор импульса на дифманометр.

Уравнения расходомера ( математическая модель):

q_m = CEK_шK_п e ( p d² / 4) (2 r D р)^1/2,

где:; EC=α – коэффициент расхода; ε - коэффициент сжимаемости; d – диаметр отверстия сужающего устройства [мм]; K_п -поправочный коэффициент; K_ш -коэффициент шераховатости; ρ – плотность жидкости или газа [кг/м³]; С-коэффициент истечения; e- коэффициент расширения;

Коэффициент расхода α зависит от геометрической формы сужающего устройства и физических свойств потока измеряемой среды. В общем случае коэффициент расхода для СУ выражается зависимостью α =f(Re, β ). ; β -относительный диаметр сужающего устройства;

Стандартная диафрагма – наиболее простое и распространенное СУ. Его применяют на горизонтальных участках трубопровода диаметром не менее 50 мм. Диафрагму можно изготовить из любых материалов, при выборе которых следует учитывать свойства контролируемой среды.

Рис. 35. Диафрагма бескамерная

 

Наиболее подходящие материалы – стали 12Х17 (для среды с температурой до 400⁰С) и 12Х18Н9Т (для среды с температурой выше 400⁰С). При измерении расхода агрессивных веществ применяют также эбонит, винипласт, сплав свинца с сурьмой и т.д. Измерение перепада давлений на СУ выполняют через отверстия в боковой либо верхней части трубопровода. Дифманометр – расходомер и сужающее устройство связаны двумя соединительными трубами, обычно медными, алюминиевыми, стальными, или пластмассовыми. В трубках не должно быть горизонтальных участков, где могут накапливаться воздух, газы или влага, поэтому трубки прокладывают с уклоном. Рекомендуется применять трубки с внутренним диаметром 10 – 12 мм, длиной не более 50 мм. В процессе работы соединительные трубки необходимо периодически продувать для очистки и

ДКС по ГОСТ 8.563.1, 8.563.2, 8.563.3 (исполнения 1 или 2) - диафрагма камерная, устанавливаемая во фланцах трубопровода с параметрами, приведенными в таблице 7.

Таблица 9

Пример обозначение диафрагмы

Условный проход Dy, мм	Обозначение диафрагмы при условном давлении Ру, МПа
до 0, 6	свыше 0, 6 до 10
50- 65 80 -100 125 -150	ДКС 0, 6 - 50 ДКС 0, 6 – 65 ДКС 0, 6 – 80	ДКС 10 - 50 ДКС 10 - 65 ДКС 10 -80

 

Так как, условное давление меньше 0, 6 МПа, выбираем диафрагму ДКС 0, 6-50 производства ЗАО «ПГ Метран».

В качестве измерительного преобразователя используем преобразователь разности давлений типа Метран-43Ф-Ех-ДД.

⇐ Предыдущая12345678910Следующая ⇒

Поделиться: